中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (13): 2635-2650.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.011
徐梦雨1(), 王佳洋1, 王江波2, 唐雯1, 陈一恒1, 上官凌飞1, 房经贵1, 卢素文1(
)
收稿日期:
2023-11-22
接受日期:
2024-02-02
出版日期:
2024-07-09
发布日期:
2024-07-09
通信作者:
联系方式:
徐梦雨,E-mail:xumengyu0820@163.com。
基金资助:
XU MengYu1(), WANG JiaYang1, WANG JiangBo2, TANG Wen1, CHEN YiHeng1, SHANGGUAN LingFei1, FANG JingGui1, LU SuWen1(
)
Received:
2023-11-22
Accepted:
2024-02-02
Published:
2024-07-09
Online:
2024-07-09
摘要:
【目的】 探究不同葡萄种质成熟期果皮中挥发性香气物质种类、含量及相关基因表达量的差异,为葡萄挥发性香气物质代谢调控机制的解析及香气资源的充分利用提供参考依据。【方法】 本研究采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS),对13个葡萄种质果皮中挥发性香气物质的种类和含量进行鉴定;通过Illumina高通量测序平台,对其全基因组转录水平进行分析。【结果】 13个葡萄种质中共检测出154种挥发性香气物质,主要包括醛类、酯类、萜类等化合物。果皮中挥发性香气物质含量最高的种质是‘巨峰’,最低的种质是‘赤霞珠’。‘巨峰’和‘小味儿多’果皮中挥发性香气物质含量最多的是酯类化合物,而其他种质果皮中含量最多的是醛类化合物。正己醛、辛酸乙酯、芳樟醇等12种特征香气物质对葡萄果皮香气贡献较大。主成分分析结果显示,‘巨峰’‘无核白葡萄’‘红地球’与其他种质果皮中挥发性香气物质差异较大。转录组分析结果显示,不同种质间的差异表达基因数量存在较大差异。差异表达基因在亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和单萜生物合成等途径上显著富集。脂氧合酶(LOX)、醇酰基转移酶(AMAT)、脱氧-d-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(DXS)、乙醇脱氢酶(ADH)等基因的表达与香气化合物的含量高度相关。转录因子WRKY7、WRKY28、ARF4和ARF22是葡萄香气合成的潜在调控因子。【结论】 不同葡萄种质果皮中香气物质含量及相关基因表达量差异较大,多组学联合分析结果可为进一步研究葡萄挥发性香气物质合成机制提供参考。
徐梦雨, 王佳洋, 王江波, 唐雯, 陈一恒, 上官凌飞, 房经贵, 卢素文. 不同葡萄种质果皮中香气物质含量及基因表达的差异分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(13): 2635-2650.
XU MengYu, WANG JiaYang, WANG JiangBo, TANG Wen, CHEN YiHeng, SHANGGUAN LingFei, FANG JingGui, LU SuWen. Differential Analysis of Aroma Substance Content and Gene Expression in the Berry Skins of Different Grape Germplasms[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(13): 2635-2650.
表1
13个葡萄种质详细信息"
序号 Number | 葡萄品种名称 Name of grape variety | 属性 Attribute | 果皮颜色 Skin color | 类型 Type | |
---|---|---|---|---|---|
1 | 无核白Thompson Seedless | 欧亚Eurasian | 白White | 鲜食 Table grape | |
2 | 阳光玫瑰Shine Muscat | 欧美Europe and America | 金黄Golden yellow | 鲜食 Table grape | |
3 | 红地球Red Globe | 欧亚Eurasian | 紫红Purplish red | 鲜食Table grape | |
4 | 玫瑰香Muscat Hamburg | 欧亚Eurasian | 紫红Purplish red | 鲜食Table grape | |
5 | 巨峰Kyoho | 欧美Europe and America | 紫黑Atropurpureus | 鲜食Table grape | |
6 | 贵人香Italian Riesling | 欧亚Eurasian | 白White | 酿酒Wine grape | |
7 | 小芒森Petit Manseng | 欧亚Eurasian | 白White | 酿酒Wine grape | |
8 | 威代尔Vidal | 欧美Europe and America | 白White | 酿酒Wine grape | |
9 | 赤霞珠Cabernet Sauvignon | 欧亚Eurasian | 紫黑Atropurpureus | 酿酒Wine grape | |
10 | 蛇龙珠Cabernet Gernischet | 欧亚Eurasian | 紫黑Atropurpureus | 酿酒Wine grape | |
11 | 梅鹿辄Merlot | 欧亚Eurasian | 紫黑Atropurpureus | 酿酒 Wine grape | |
12 | 小味儿多Petit Verdot | 欧亚Eurasian | 紫黑Atropurpureus | 酿酒 Wine grape | |
13 | 马瑟兰Marselan | 欧亚Eurasian | 深蓝Dark blue | 酿酒 Wine grape |
表2
引物序列"
基因名称 Gene name | 基因号 Gene ID | 正向引物 Forward primer (5′-3′) | 反向引物 Reverse primer (5′-3′) |
---|---|---|---|
LOXA | VIT_06s0004g01510 | TTTTCTTGGTTTAGGGATGA | CTTTGATTTGCCTTACTTCG |
LOXC | VIT_14s0128g00780 | TGAGCCTACCACATCCTAAT | TAGCCAGAGTCATTCACAGC |
HPL | VIT_12s0059g01060 | CCGTCCCACTCCAATACGCT | TTCGGGTCTGTCATCGCCAC |
ADH1 | VIT_18s0001g15410 | AGCCATTAGTGATAGAAGAAGTG | GACATAGGGAGGTGTAGAGGA |
LOXO | VIT_09s0002g01080 | CTCAACGACCCACAACGCTAC | CGCACCTGTTTCTTCGGCTA |
DXS | VIT_05s0020g02130 | TTTGGTTGCGTCTTCTTTGC | GGACTCCACTTTGTTGTGCC |
表3
特征香气物质的香气阈值"
化学成分 Compound | 阈值[ Threshold (μg∙L-1) | 香气特征[ Aromatic characteristic |
---|---|---|
正己醛 Hexanal | 4.500 | 绿色蔬菜 Green vegetables |
2-己烯醛 2-hexenal | 17.000 | 青草,草本 Grass, herbaceous |
反式-2-壬烯醛 Trans-2-Nonenal | 0.080 | 潮湿的,土壤味 Moist, soil odor |
(E,Z)-2,6-壬二烯醛 (E,Z)-2,6-nonadienal | 0.020 | 紫罗兰和黄瓜香味 Violet and cucumber aromas |
壬醛 Nonanal | 1.000 | 脂肪,柑橘,青菜,果味 Fat, citrus, vegetables, fruity taste |
异丁酸乙酯 Ethyl isobutyrate | 0.100 | 果香 Fruity aroma |
正己酸乙酯 Ethyl caproate | 1.000 | 水果,青苹果,香蕉,葡萄酒,白兰地 Fruits, green apples, bananas, wine, brandy |
辛酸乙酯 Ethyl octanoate | 0.100 | 甜味,花香,水果味,香蕉,梨,白兰地 Sweet, floral, fruity, banana, pear, brandy |
芳樟醇 Linalool | 6.000 | 柑橘,花香,甜味 Citrus, floral aroma, sweet taste |
香叶醇 Geraniol | 10.000 | 柠檬味,花香,橙子味,玫瑰味 Lemon flavor, floral aroma, orange flavor, rose flavor |
(E)-氧化玫瑰 (E)-Oxidized roses | 0.100 | 玫瑰香,天竺兰香 Rose fragrance, geranium fragrance |
β-紫罗兰酮 β-ionone | 0.007 | 脂膏香,玫瑰香味,紫罗兰香 Cream fragrance, rose fragrance, violet fragrance |
表4
葡萄果皮转录组测序质量评估"
样品 Sample | 原始数据 Raw reads | 高质量数据 Clean reads | Q20 (%) | Q30 (%) | GC (%) |
---|---|---|---|---|---|
TS | 7509114100 | 7377606868 | 97.63 | 93.23 | 46.38 |
SM | 7984925800 | 7885274082 | 97.64 | 93.11 | 45.46 |
RG | 6797327000 | 6629690349 | 97.57 | 93.21 | 46.49 |
MH | 6863553200 | 6699407763 | 97.57 | 93.00 | 46.20 |
KY | 6529118900 | 6378759691 | 97.83 | 93.82 | 46.20 |
IR | 8716216500 | 8624849243 | 97.62 | 93.02 | 45.81 |
PM | 6548941700 | 6424235773 | 97.72 | 93.61 | 46.40 |
VD | 7417100700 | 7300033789 | 97.55 | 93.14 | 46.24 |
CS | 7019247100 | 6845200698 | 97.39 | 92.48 | 46.67 |
CG | 6581499100 | 6444723077 | 97.69 | 93.63 | 46.12 |
ML | 7391406100 | 7271554342 | 97.56 | 93.24 | 46.43 |
PV | 8206753300 | 8086178375 | 97.63 | 93.15 | 46.36 |
MS | 7488201600 | 7299543929 | 97.36 | 92.31 | 46.20 |
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